任务驱动式教学法在“电路与数字逻辑”课程中的应用

薛玉利+孙艳+唐艳

摘 要： 针对电路与数字逻辑课程实践性较强的特点，采用任务驱动式的教学方法。教师设计与实际生活联系紧密的任务，在该任务的驱动下，指导学生分析任务的功能，划分功能模块，引导学生查找资料、分析并设计方案、选择元器件、制作调试，通过实际问题的解决培养学生的动手能力，激发学习兴趣。这种开放性、创新性的教育方法，克服了传统教学法的弊端，有助于培养学生的工程应用能力，提高学生分析问题、解决问题的能力，同时培养了团队合作的精神。

关键词： 任务驱动； 电路与数字逻辑； 任务型教学； 传统教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）06-61-03

The application of task driven teaching method in the course of circuit and digital logic

Xue Yuli， Sun Yan， Tang Yan

（School of Information Engineering， Shandong Youth University of Political Science， Key Laboratory of Information Security

and Intelligent Control in Universities of Shandong， Jinan， Shandong 250103， China）

Abstract： Aiming at the characteristics of strong practicality of the circuit and digital logic course， the task driven teaching method is adopted. Teachers design the task of real life closely related， and with the driving of task， guide students to analyze the function of task and divide the function modules， guide students to search for information， analysis and design， select components， fabricate and debug； by solving the practical problem， cultivate students' practical ability and stimulate their interest in learning. This education method of openness and innovation overcomes the disadvantages of traditional teaching methods， contributes to the cultivation of the application ability of students， improve students' ability to analyze and solve problems， and cultivate team spirit of cooperation.

Key words： task driven； circuit and digital logic； task driven teaching； traditional teaching

0 引言

“電路与数字逻辑”是计算机科学与技术专业的一门学科基础课，在整个课程体系中占有重要地位[1]。该课程理论知识点多，涉及到的逻辑门电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形等内容较难理解，初学者无法实现思维的转变，从而在做实验时一筹莫展。传统的教学一般由教师循序渐进地讲授知识点，以小型简单的例子来加深学生的理解，这种教学方法的不足之处在于：学生在学习过程中只是掌握一些零散知识点的应用，没有建立起系统的思维方式，因此，在应用知识时缺乏整体感[2-3]。

本文探讨在“电路与数字逻辑”课程中应用任务驱动教学法，在教学过程中，教师设计与实际生活联系紧密的任务，在该任务的驱动下，指导学生分析任务的功能，划分功能模块，引导学生查找资料、分析并设计方案、选择元器件、制作调试，在这一系列的实际工程体验活动中增强对所学知识的理解，获得较强的动手能力和设计制作电路的能力。

整个教学过程由任务驱动，以学生为主体，注重学生实践能力的培养，同时注重团队协作、小组间有效沟通等综合职业索质的培养。学生在教师指导下完成一个任务的分析、设计、实现全过程。这种开放性、创新性的教育方法，克服了传统教学法的弊端，有助于培养学生的工程应用能力，提高分析问题、解决问题的能力，同时培养了团队合作精神。

1 任务驱动式教学法的特点

1.1 教学内容的重组

在教学中使用任务型教学法，首先要把理论知识进行模块化分解，合理划分成若干知识单元，以满足任务实施的需要[4-5]。“电路与数字逻辑”课程在开始的章节主要讲述了数字逻辑基础，其中一部分内容学生在之前的“计算机文化基础”课程中已经学过，所以可以将这部分内容适当简化。逻辑代数的基本概念、公式和定理，逻辑函数的各种表示方法和化简，半导体二极管门电路和CMOS、TTL门电路，这一部分中公式化简和分立元器件门电路在实际应用中已趋于淘汰，可以根据组合电路的设计需求重点学习逻辑代数的基本概念、卡诺图化简、各种表达方式的相互转换，并将其作为一个任务，引导学生掌握电路的各种表示方法之间的转换，通过电路仿真软件Multisim的使用，让学生对电路的软件仿真有一定的理解。组合逻辑电路的分析与设计，包含多种集成芯片的功能分析、使用与设计，可以分解为若干个任务，利用编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等多种中规模芯片完成实际组合电路的设计与制作。触发器和时序逻辑电路的分析与设计，可以分解为多个任务，利用触发器、计数器和移位寄存器等集成芯片完成实用时序逻辑电路的设计与制作。脉冲波形的产生与整形电路和模数数模转换电路，可以分解为若干个综合设计型任务，切实提高学生解决问题的能力。

1.2 教师角色的转换

任务型教学法强调学生在教学过程中的主体地位，教师由知识传授者转变成一名向导，引导学生搜集资料、自主学习、小组讨论，激发他们学习的主动性和创新的设计思维[6]。集成电路种类繁多，在电子设计中不可避免的会用到不曾接触过的集成电路，因此需要培养学生阅读集成电路数据手册的能力。教师以某个集成电路芯片为例，引导学生学会查看集成电路的功能表，理解集成电路完成的功能，注意不同型号集成电路性能指标的区别，进而选择合适的芯片完成设计。

1.3 理论与实践相结合。

在日常生活中寻找设计任务，比如交通灯的控制、流动文字显示、数字显示温度计等，从身边有趣的题目入手，可以增强学生对所学知识的兴趣，提高其学习积极性，不会产生所学知识与生活脱节的感受。对于较难理解的知识点，鼓励学生搭建验证性电路，观察电路的运行状态，思考为什么会出现这种结果，加强对知识点的理解。

1.4 被动学习转变为主动学习

在任务型教学法中， 为了完成任务，学生必须主动查找资料，主动思考解决问题的办法，与小组成员讨论完成电路设计。在教师的指导下，学生自主完成电路的制作与调试，遇到电路故障，需独立思考问题，观察实验现象，运用仪器仪表来检查出现某种现象的原因以及解决办法。这种任务式教学方法，大大提高了学生的学习兴趣，使得学生由过去的被动学习转变为主动学习，提高了该课程的学习效果。

这样，学生在明确目标的任务驱动下，将所学理论知识与生活实际问题联系起来，对所学知识点能够灵活运用，通过分析、设计、制作、调试电路，这个过程中，学生通过小组成员合作，共同完成一个综合任务，过程中可以互相讨论、有效沟通，既学到知识，又学会独立思考、与人沟通、分析策划、动手操作，不但可以將所学零散的知识点串联起来，还可以提高团队协作、沟通能力、创新能力、解决复杂问题的能力，学生可以逐渐成长为应用技术型人才。

2 任务驱动式教学法的实施

任务驱动式教学法需要对课程的基础性实验、综合设计性实验和提高发挥性实验，分别分配一定比例的课时，教学过程包括任务分析、设计制作、成果展示几个阶段。

首先对全班学生进行分组，根据学生自愿的原则，每组3人，尽量使各个小组的总体能力相当，每个成员轮流担任组长，负责电路总体设计、小组成员之间任务分配、与教师沟通和成果展示等。

⑴ 分析任务。任务来源于实际生活，教师负责指导学生分析任务，明确需要哪几个功能模块实现该任务，针对涉及的知识点，引导学生查阅资料自学。教师可以将本任务的实物教具示范给学生，让学生对任务的基本功能有直观的了解。

⑵ 设计制作。根据所作的任务分析，小组成员查阅资料、制定方案、设计电路。首先使用电路仿真软件进行电路功能仿真；然后组长对成员分配功能任务，在实验室小组成员自主完成电路制作和调试，教师在旁边进行指导。遇到电路问题时，应充分利用仪器仪表，耐心检查，可寻求教师帮助，还可以上网查阅解决问题的方法，这样能锻炼学生的动手能力和解决电路故障的能力，进而提高学生的专业技能。

⑶ 成果展示。任务完成后，由小组长负责成果展示，将电路设计过程、制作中遇到的问题及解决方法与同学分享，在查阅资料过程中学习了哪些新的知识，实现结果与设计期望有哪些不同的地方。这个过程可以让学生加深对理论知识的理解，同时锻炼了表达能力，学生之间可以取长补短，对设计进行改进，有利于培养学生的创新意识和创新能力。针对每个小组的实际电路设计和成果展示，教师和其他小组共同给作品打分，作为一次实验成绩。

成立电子协会，开展第二课堂作为该课程的有力支撑。电子协会可以组织学生走进电子市场，了解市场上不同功能芯片的价格，然后查看它们的性能，对芯片的性价比做到心中有数，在实际设计电路时才能选择最适合的芯片去完成设计。以协会为载体，教师带领学生开展实用的设计项目，鼓励部分优秀的学生设计、制作和调试实用的电子产品，培养学生的团队协作能力和创新精神，增强学生理论联系实践的能力。通过校级电子设计竞赛，筛选出优秀的学生，参加国家级的电子设计竞赛，充分发挥学生的自主学习能力和创新性，让高一届的学生带动低一届学生，能力强的带动能力弱的，形成互帮互助、共同成长的氛围，增强学生的专业兴趣，提高专业技能。

3 结束语

通过在计算机专业学科基础课“电路与数字逻辑”中引入任务驱动式的教学改革，从生活中的实例入手，带动理论的学习和电路的设计制作，大大提高了学生的学习效率和兴趣，培养其独立探索、勇于开拓进取的自学能力。通过对一个完整任务的分析、设计和实现，学生获得了满足感和成就感，从而激发了他们的求知欲望，形成一个学习的良性循环。通过小组讨论和分工合作，增强了学生的团队合作意识。这种开放性、创新性的教育方法，克服了传统教学法"只见树木，不见森林"的弊端，有助于培养学生的工程应用能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。

实践证明，任务驱动型教学法把理论教学和实践教学有机地结合起来，其实质是追求探究式学习，学生处于积极的学习状态，每位学生根据个人对任务的理解，查阅资料，将所学知识和自学知识融合提出方案、解决问题，课堂教学过程充满了民主和个性，课堂氛围真正活跃起来。学生在学习过程中提高了学习兴趣，从被动学习转变为主动学习，学生提出问题、分析问题和解决问题的能力得到提高，专业技能也迅速提高。

参考文献（References）：

[1] 王瑞峰，殷刚.任务驱动教学法在数字电子技术课程中的应

用[J].中国职业技术教育，2012.32：81-84

[2] 姜春燕.项目教学法在数字电子技术教学中的研究和实践[J].

中国电力教育.2010.35：51-52

[3] 叶晶晶，马晓春.“数字电子技术”课程工程教育培养的探讨[J].

电气电子教学学报，2015.37（4）：27-29

[4] 吴游.任务驱动教学法在数字电子技术课程中的探索和设

计.教育教学论坛[J].2015，31：133-134

[5] 白顺先，樊荣.项目教学法在“数字电子技术”课程中的探索[J].

现代计算机，2015.5：26-29

[6] 杜秀丽，李晓梅，张瑾.基于项目教学法的数字电子技术教学

探究[J].大连大学学报，2016.37（3）：119-122